综合医院通风空调系统优化设计探讨

唐超

摘要：随着国民生活水平的不断提高、社会人口老龄化规模逐渐增大、现代医学水平的飞速进步、不定时出现的流行疫情等原因，社会对优质全面的医疗软、硬件设施的需求显得极为迫切。各地政府把人民健康放在优先发展的战略地位正集中现有之力以新建综合医院和改造既有医疗建筑相结合的方针全力完善本地区医疗配套。通风空调系统作为综合医院基建中控制室内空气热湿环境的核心手段，也是医院运营中能源消耗的重要组成部分，优化通风空调系统的设计和适当补充部分超前预留措施保证医疗技术远期实施的可行性显得尤为重要。

关键词：综合医院；通风空调系统；优化设计

1 综合医院通风空调系统优化设计必要性

综合医院配备较为全面的科室以医疗救治为主同时集成科研教学、疾病防控、康复理疗等综合性功能。具有建筑分类之多、医患人员流线之密、医疗工艺流程之繁、后勤保障类别之全等特点，决定了综合医院基础设施都具有较大的规模。综合医院通风空调系统为满足各医疗功能区的室内温湿度环境比常规民用建筑存在系统形式多、运行时间长、环控需求模式转换频率高等特点，造成了综合医院普遍存在系统布置复杂、能源消耗大且浪费较多的情况。据相关数据统计运营中通风空调系统能耗占建筑运营总能耗的45~60%，在我国实行“碳中和”、“碳达峰”的背景下，项目全生命周期各个阶段均应节能减排，设计阶段的优化作为减碳实施的理论依据和指导方案具有较强的潜力且能产生直接的经济效益。

2 综合医院通风空调系统优化设计原则

2.1 合理选择冷热源、充分利用废热余热以及可再生能源

在项目立项的可研阶段，应充分调查项目所在地的外部环境、能源供应、地方政策等情况并进行能源利用方案对比，从经济和技术方案上综合选择最适合本项目能源供应系统。天然气供应充足且价格优惠的地区可采用燃气冷、热、电三联供。电力供应充足且有峰谷电价的地区可适当设置水、冰蓄能系统，科学设计不同温度要求区域的冷冻水环路，对冷源进行阶梯利用。在某些夏热冬冷地区，可通过对综合医院能源消耗量和趋势进行模拟，对夏季供冷和冬季供热的负荷需求量较为接近的情况，合理采用地源热泵系统。对制冷量较大且有热水供应需求的制冷站可采用热回收机组回收部分冷凝热用于医院的生活热水的加热。部分制冷量较小的分体空调设置区域如垃圾房、门卫室等可合理利用太阳能光伏板和储能设施提供电能。制冷机房根据系统划分采用大小容量冷水机合理搭配，保证白天和夜晚对制冷制热量差异较大的需求，小制冷量需求用小机组，大制冷量需求用大小机组搭配组合的机组，减少能源消耗提高冷水机组效率。

2.2 科学确定空调系统形式

门厅、候诊区、药房、公共通道及检验科等大空间区域人流量变化快，空气品质波动大，各种病患空间接触，空调系统应有比例调节和直流新风功能，用于稀释病毒和细菌浓度，降低交叉感染风险，一般采取全空气空调系统，根据建筑形式和设备安装条件灵活选用组合式(热回收)空气处理机组、全直流变频直膨空调机组、屋顶一体机空调机组等。独立空间或小公共区域如医生办公室、诊室、病房、护士站及小候诊区等要求独立控制，空气中含细菌、病毒及多种污染物可能影响医患健康，对新风品质要求高一般采取新风机组+风机盘管系统或新风机组+多联机空调系统。感染病区是综合性医院中相对独立的部分专为传染病设置，设计了清洁区、半污染区、污染区，通过新风系统控制相邻区域压力梯度，防止细菌病毒外溢对医患造成危险；负压病房、负压隔离病房对送风洁净度和换气次数要求较高，送排风宜采用带动力型的末端风口，病房排风应经过净化消杀处理高空排放；综合性医院感染楼负压病房还应能进行快速平疫转换，通过对平时小新风模式转换成全新风直流空调系统模式。手术洁净室集中除湿的温湿度分控系统由集中新风处理系统和空气循环处理系统组成，其中多个空调系统的新风由一台新风机组集中处理，夏季集中除湿，冬季集中预热，可通过优化共用管路之间的阀门组合开关切换减少各手术室内的管路、风口、传感器的布置，保证部分未使用的手术室风阀处于关闭状态避免未使用手术室仍要进行新风处理。

2.3 高效布置通风系统

设计前应对医疗工艺流程中的相关需求详细了解和掌握，对可能产生污染物和细菌病毒的区域格外重视。根据不同的使用条件和周边环境设置集中或者分散的通风系统，在设计过程中考虑高空排放和净化处理排放的土建电气条件配套。充分结合空调系统采用余热回收、间歇运行或与空调系统组合运行等方式达到节能的目的。综合医院各功能区中容易忽略的可能存在污染物沉积的物资存放间、病患接触密切的地下车库、密闭通道、公共卫生间、电梯间等在人员流动高峰期应适当加大通风换气次数和净化措施。过渡季节充分利用室外合适温湿度的空气进行通风降温除湿取代部分空调系统的作用。

2.4 精准设备选型和超前预留安装条件

通风空调设备作为暖通系统中耗能的重要部分，设计人员在通风空调设计过程中由于各种因素导致接触到的各厂家的设备样本存在技术参数不完整、能耗指标落后、非标准工况下修正不明确等问题，这给实际设计中的设备选型带来了极大的隐患，通常设计人员为保证通风空调的设计效果采取“宁大勿小”的策略随意放大设备的选型参数，同时也间接影响了电气专业的设计，造成了能源浪费扩大化。由于项目从设计到机电安装完成周期较长，所以设计过程中要充分掌握现行的节能规范标准积极主动对接先进设备制造商，选择设备采购安装阶段能产出的高水平设备，尽可能提高满足设计要求的设备关键指标，尤其能耗参数，保证设备运行高效、节能。对现有比较先进的医疗技术应用及时跟进，可参照高等级实验室、洁净室等建设标准在设计中为后续可能的建设和改造区域做好适当的通风空调系统土建和电气条件预留，避免后期大拆大改，影响其他区域使用，拉长建设周期。

2.5 充分利用通风空调监测及自控系统

综合医院为满足各医疗功能区的诊疗环境和医疗工艺对通风空调系统中空气质量、压差、温湿度、流量等参数有严格的要求，在设计阶段通风空调设计人员要充分与电气、自控、工艺专业的设计人员配合，重视自控系统的设计，科学合理的设置各种类型的传感器、监测装置等和控制系统，保证通风空调系统在各工况下运行的高效性。充分利用计算机仿真模拟及实际运营数据分析等措施对可能出现的高、低负荷工预设运行策略，减少临时控制造成的不稳定性。做好BA系统数据共享和部分就地控制权限开放，例如手术室等专业性较强区域应做好实时数据显示，对不同的手术类型可由医护班组现场就地选择满足手术环境的通风空调运行模式等。

2.6善于调查和使用设计工具组合

全面掌握项目从可研到实施运营各个阶段的内、外部环境因素，对可能影响通风空调系统的方面细致调查分析，充分利用社科数据和计算机软件模拟预测综合医院运营中各区域可能出现的客流密度、负荷峰谷值、区域使用频率等为通风空调的设计方案和运维管理提供依据。设计过程中对复杂医疗功能区合理利用CFD、BIM等设计工具软件对通风空调系统的气流组织、系统分配、管路排布、机房布置等进行设计分析，可提高系统运行效率，保证设计效果，减少安装过程中的管路冲突。

3 结束语

通风空调系统作为综合医院室内环境的主要保障措施，在科技创新迅速的今天，充分发挥设计在综合医院节能减排、智慧运营、人性化便利等方面的巨大作用，是每个暖通从业人员的不懈追求。